一种新能源电力系统低压穿越期间电流注入方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种新能源电力系统低压穿越期间电流注入方法和系统，属于新能源电力系统暂态稳定控制领域。为了提高新能源电力系统在电压穿越期间，发电设备与电网之间的同步运行能力，本发明专利技术提供了一种新的电流注入策略，即在网侧电网电压等于设定值时，按照正常状态下的参考电流产生模式生成有功电流、无功电流参考值；在网侧电网电压低于设定值时，根据电网电压实际值确定有功电流、无功电流参考值；能在新能源发电系统在发生严重故障并产生较为严重的电压跌落时提高设备与无穷大电网之间的同步运行能力，从而避免新能源发电装备在发生故障时轻易与系统脱网，提高可再生能源的利用率。利用率。利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源电力系统低压穿越期间电流注入方法和系统


[0001]本专利技术属于新能源电力系统暂态稳定控制领域，更具体地，涉及一种 新能源电力系统低压穿越期间电流注入方法和系统。

技术介绍

[0002]由于新能源发电的占比不断提高，其固有的低惯量与快动作等特点使 原有的传统保护装置已经无法适应，研究新能源电力系统的暂态稳定机理 与提高暂态稳定性迫在眉睫。
[0003]在以同步机为主导的传统电力系统中主要以转子运动为主导，而对于 新能源电力系统已转变为更为复杂的电力电子电磁动态问题。多时间尺度 间的协同控制带来的系统非线性和高阶特征成为了稳定分析的主要难题， 已引起了全世界学者的关注，并且根据分析也提出了很多暂态稳定控制策 略，其中主要分为两个部分：一部分改变传统的锁相环结构，通过增加/减 少控制环节或者改变锁相环的控制参数来提高系统的暂态稳定性；另一部 分通过改变系统某些参数来改变故障持续阶段有功/无功电流注入占比来 提高暂态稳定。已有实验表明表面这些策略在一定程度上确实能提高新能 源系统的暂态稳定性，但当系统发生严重电压跌落故障或者故障持续时间 较长时，系统的同步稳定性将难以得到保证。因此，亟需一种在新能源电 力系统发生严重故障，导致电网电压跌路十分严重时，也能够保证系统同 步稳定运行的控制策略。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种新能源电 力系统低压穿越期间电流注入方法和系统，其目的在于提高新能源电力 系统低压穿越期间的同步稳定性。
[0005]按照本专利技术的一个方面，提供了一种新能源电力系统低压穿越期间 电流注入方法，包括：
[0006]S1.实时检测新能源电力系统网侧电网电压；
[0007]S2.判断网侧电网电压是否等于设定值；若是，则按照正常状态下的参 考电流产生模式生成有功电流、无功电流参考值；若否，则根据电网电压 实际值确定有功电流、无功电流参考值。
[0008]进一步地，根据电网电压实际值确定有功电流、无功电流参考值表达 式为：
[0009][0010]U
g
表示新能源电力系统网侧电网电压，L
g
表示电感，表示锁相环相 位，ω表示
锁相环频率。
[0011]进一步地，通过向控制器发送投切信号，切换有功电流、无功电流参 考值生成模式。
[0012]进一步地，当检测的电网电压等于设定值时，输出投切信号为0；当电 网电压低于设定值时，输出投切信号为1；投切信号为0表示按照正常状态 下的参考电流产生模式生成有功电流、无功电流参考值；投切信号为1表 示根据电网电压实际值确定有功电流、无功电流参考值。
[0013]进一步地，正常状态下的参考电流值的产生模式根据网侧电压实际值 分为三个部分，具体如下式所示：
[0014][0015]按照本专利技术的另一方面提供了一种新能源电力系统低压穿越期间电流 注入系统，包括：
[0016]故障检测环节，实时检测新能源电力系统网侧电压；
[0017]投切控制环节，当检测的电网电压等于设定值时，输出投切信号为0； 当电网电压低于设定值时，输出投切信号为1；
[0018]电流参考值计算模式切换环节，接收到投切信号为0时，按照正常状 态下的参考电流产生模式生成有功电流、无功电流参考值；接收投切信号 为1时，根据电网电压实际值确定有功电流、无功电流参考值。
[0019]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够 取得下列有益效果。
[0020]为了提高新能源电力系统在电压穿越期间，发电设备与电网之间的同 步运行能力，本专利技术提供了一种新的电流注入策略，即在网侧电网电压等 于设定值时，按照正常状态下的参考电流产生模式生成有功电流、无功电 流参考值；在网侧电网电压低于设定值时，根据电网电压实际值确定有功 电流、无功电流参考值；能在新能源发电系统在发生严重故障并产生较为 严重的电压跌落时提高设备与无穷大电网之间的同步运行能力，从而避免 新能源发电装备在发生故障时轻易与系统脱网，提高可再生能源的利用率。
附图说明
[0021]图1为本专利技术提供的电流注入策略结构图；
[0022]图2位本专利技术提供的电流注入策略实现流程图；
[0023]图3为故障持续阶段传统电流注入策略；
[0024]图4为分别应用传统电流注入策略与本专利技术所提出的电流注入策略在 新能发电设备发生一般电压跌落时输出频率对比图；
[0025]图5为分别应用传统电流注入策略与本专利技术所提出的电流注入策略在 新能发电设备发生严重电压跌落时输出频率对比图。
具体实施方式
[0026]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图 及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体 实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的 本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可 以相互组合。
[0027]为了提高新能源电力系统在电压穿越期间，发电设备与电网之间的同 步运行能力，本专利技术提供了一种新的电流注入策略，能在新能源发电系统 在发生严重故障并产生较为严重的电压跌落时提高设备与无穷大电网之间 的同步运行能力，从而避免新能源发电装备在发生故障时轻易与系统脱网， 提高可再生能源的利用率。参考图1，本专利技术保留了多时间尺度控制的原有 结构，只是在故障持续阶段将有功和无功电流的参考值的取值模式切换为 本专利技术所描述的模式。
[0028]具体实施流程如图2所示。从新能源发电设备并网运行开始，检测环 节实时检测网侧电压，如果电网电压等于理想值1.0p.u.,则不需要切换有 功、无功电流参考值的产生模式。当电网电压检测环节发现网侧电压低于 理想值时，发出切换信号(Flag_I
d
＝1与Flag_I
q
＝1)给控制器，并将电网电压 跌落后的实际值发送给电流注入策略的计算中心。故障期间的有功和无功 电流的参考值根据如下公式计算：
[0029][0030]当故障恢复后新能源发电系统的电网电压值回归到正常水平1p.u.时， 故障检测环节又重新将切换信号(Flag_I
d
＝0和Flag_I
q
＝0)发送到控制器， 并将电流参考值的产生模式切换到正常状态下的参考电流产生模式。
[0031]对于广泛应用的全功率风机，其端电压dq分量忽略传输线上的电磁暂 态后可表示成下式：
[0032][0033]当网侧电压U
g
发生跌落时，将导致u
tq
不等于零。而vsc控制系统锁 相环的输入为u
tq
，这将直接导致锁相环的输出频率逐渐远离电网频率，不 利于发电设备与电网的同步运行。如果采用本专利技术所提出的电流注入策略， 在网侧电压发生跌落后，能使u
tq
快速的回到0p.u.状态，从而保证了故障 期间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源电力系统低压穿越期间电流注入方法，其特征在于，包括：S1.实时检测新能源电力系统网侧电网电压；S2.判断网侧电网电压是否等于设定值；若是，则按照正常状态下的参考电流产生模式生成有功电流、无功电流参考值；若否，则根据电网电压实际值确定有功电流、无功电流参考值。2.根据权利要求1所述的一种新能源电力系统低压穿越期间电流注入方法，其特征在于，根据电网电压实际值确定有功电流、无功电流参考值表达式为：U
g
表示新能源电力系统网侧电网电压，L
g
表示电感，θ
pll
表示锁相环相位，ω表示锁相环频率。3.根据权利要求2所述的一种新能源电力系统低压穿越期间电流注入方法，其特征在于，通过向控制器发送投切信号，切换有功电流、无功电流参考值生成模式。4.根据权利要求3所述的一种新能源电力系统低压穿越期间电流注入方法，其特征在于，当检测的电网电压等于设定值时，输出投切信号为0；当电网电压低于设定值时，输出投切信号为1；投切信号为0表示按照正常状态下的参考电流产生模式生成有功电流、无功电流参考值；投切信号为1表示根据电网...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎金鑫，叶畅，占萌，曹侃，马锐，张亚耀，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：